海洋環境におけるメタンガスの起源とフラックスの解明

• 研究課題/領域番号: 11308020
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 北海道大学 (2000-2001); 東京大学 (1999)
• 研究代表者: 蒲生 俊敬 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70143550)
• 研究分担者: 松本 良 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40011762) ; 角皆 潤 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50313367) ; 岡田 尚武 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80111334) ; 石橋 純一郎 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教授 (20212920) ; 吉田 尚弘 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60174942) ; 野崎 義行 東京大学, 海洋研究所, 教授 (70126142)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 41,380千円 (直接経費: 40,600千円、間接経費: 780千円); 2001年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2000年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1999年度: 35,800千円 (直接経費: 35,800千円)
• キーワード: 海底熱水素 / 海底冷湧水系 / メタン / 炭素同位体化 / 微生物活動 / 連続フロー型質量分析 / ガスハイドレート / プレート境界 / 海底熱水系 / 沖縄トラフ / 日本海東縁 / 南海トラフ / 炭素同位体比 / 海底熱水活動 / マリアナトラフ / 水曜海山 / 海形海山 / アデン湾 / 地下生物圏 / メタンガス / 付加体堆積物 / 間隙水 / 硫酸還元

研究概要

海洋環境とそれに隣接するリザーバー,特に海底堆積物および地下生物圏を研究対象とし,それらの内部に存在するメタン(CH_4)の挙動を明らかにする目的で,メタンの濃度と炭素同位体比を測定した.高精度同位体比質量分析装置を新規導入し,これにガスクロマトグラフをドッキングすることによって,連続フロー型質量分析システムを構築した.ガスクロマトグラフで分離したメタンを燃焼して二酸化炭素に変え,そのままオンラインで質量分析計に導入した.メタンの起源,およびメタンの関与する反応過程の解明のために,メタンの炭素同位体比が極めて有効な情報を与えることを明らかにした.各地の海底熱水系(インド洋中央海嶺,アデン湾,マリアナトラフ,沖縄トラフ,水曜海山など)および冷湧水系(南海トラフ,日本海東縁など)において観測船もしくは潜水船による調査を実施した、海底の熱水循環および間隙水循環に伴い,起源の異なるメタンガス(マグマ起源,有機物熱分解起源,および微生物起源)が活発に海洋中に放出されていることを明らかにした.またこれらのメタンは,間隙水中(嫌気的条件下)および海水中(酸化的条件下)において,微生物による活発な酸化分解を受けていることを,メタンの炭素同位体分別を利用して定量的に解明した.海底下のガスハイドレートとの関連についても考察した.

研究成果

• [文献書誌] U.Tsunogai et al.: "Carbon isotopic distribution of methane in deep-sen hydrothermal plume, Myojin Knoll caldera, Izu-Bonin arc : Implications for microbial"Geochim. Cosmochim, Acta. 64. 2439-2452 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Okada: "Neogene and Quaternary Calcareous nannofossils from the Blake Ridge, Site 994.995 and 997"Proc. ODP. Sci. Results. 164. 331-341 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] R.Matsumoto et al.: "Occurrence, Structure and composition of natural gas hydrotes recovered from the Blake Ridge, ODP 164,Northwest Atlantic"Proc. ODP. Sci. Results. 164. 13-28 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Gamo et al.: "Chemical characteristics of newly discovered black-smoker fluids and associated hydrothermal plumes at Rodriguez Triple Junction"Earth Planet. Sci. Lett.. 193. 371-379 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 土岐 知弘 ほか: "南海トラフ付加体内部から表層堆積物へのメタン供給"地質調査所月報. 52. 1-8 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] U.Tsunogai et al.: "Carbon isotope evidence of methane oxidation through surfate reduction in sediment beneath cold seep vents on the seafloor at Nankai"Mar. Geol.. (印刷中).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 池田 元美ほか編: "海と環境-海が変わると地球が変わる"講談社サイエンティフィク. 244 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] U. Tsunogai, N. Yoshida, J. Ishibashi, T. Gamo: "Carbon isotopic distribution of methane in deep-sea hydrothermal plume, Myojin KnoII caldera, Izu-Bonin arc: Implications for microbial methane oxidation in ocean and applications to heat flux estimation"Geochim. Cosmochim. Acta.. 64(14). 2439-2452 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Okada: "Neogene and Quaternary calcareous nannofossils from the Blake Ridge, Sites 994, 995 and 997."Proc. ODP. Sci. Results. 164. 331-341 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R. Matsumoto, T. Uchida, et al.: "Occurrence, structure and composition of natural gas hydrates recovered from the Blake Ridge, ODP Leg 164, Northwest Atlantic"ODP Sci. Results. TX (Oceaqn Drilling Program) Vol. 164, College Station. 13-28 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Gamo, H. Chiba, T. Yamanaka, T. Okuclaira, J. Hashimoto, S. Tsuchida, J. Ishibashi, S. Kataoka, U. Tsunogai, K. Okamura, Y. Sano, R. Shinjyo: "Chemical characteristics of newly discovered black-smoker fluids and associated hydrothermal plumes at the Rodriguez Triple Junction, Central Indian Ridge"Earth Planet. Sci. Lett.. 193. 371-379 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Toki, T. Gamo, T. Yamanaka, J. Ishibashi, U. Tsunogai, 0. Matsubayashi: "Methane migration from the Nankai Trough accretionary prism. (in Japanese with English abstract)"Bull. Geol. Surv. Japan. 52. 1-8 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] U. Tsunogai, N. Yoshida, T. Gamo: "Carbon isotopic evidence of methane oxidation through sulfate reduction in sediment beneath cold seep vents on the sea floor at Nankai Trough"Mar. Geol.. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Ikeda, T. Oba, T. Gamo, S. Uye (Oceanogr. Soc. Japan) eds.: "The Sea and the Environment - The Earth changes as the Sea changes"Kodansha Scientific, Tokyo. 244 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Toshitaka Gamo et al.: "Chemical charactersitics of newly discovered black-smoker fluids and associated hydrothermal plumes at the Rodriguez Triple Junction, Central Indian Ridge"Earth and Planetary Science Letters. 193. 371-379 (2001)
• [文献書誌] Urumu Tsunogai et al.: "Carbon isotopic evidense of methane oxidation through sulfate reduction in sediment beneath cold seep vents on the seafloor at Nankai Trough"Marine Geology. In press.
• [文献書誌] Kei Okamura et al.: "Development of a deep-sea in situ Mn analyzer and its application for hydrotherma plume observation"Marine Chemistry. 76. 17-26 (2001)
• [文献書誌] Kantaro Fujioka et al.: "An introduction to serpentinite biosphere in the Mariana forearc ----- Capsule of the deep subsurface biosphere from the Chamorro Seamount ----"Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo. 76. 417-424 (2001)
• [文献書誌] Junichiro Ishibashi et al.: "Helium and carbon gas geochemistry of pore fluid from sediment-rich hydrothermal system in Escanaba Trough"Applied Geochemistry. In press.
• [文献書誌] 土岐知弘ほか: "南海トラフ付加体内部から表層堆積物へのメタンの供給"地質調査所月報. 52. 1-8 (2001)
• [文献書誌] 池田元美ほか(共同編集): "海と環境(海が変わると地球が変わる)"講談社サイエンティフィク. 244 (2001)
• [文献書誌] 蒲生 俊敬: "日本海の底層に無酸素化する?"科学. 70・5. 376-380 (2000)
• [文献書誌] U.Tsunogai et al.: "Carbon isotopic distribution of methane in deep-sea hydrothermal plume, Myojin knoll ealdera, Jzu-Bonin arc."Geochim. Cosmochim. Acta. 64・14. 2439-2452 (2000)
• [文献書誌] U.Tsunogai et al.: "Carbon isotopic evidence of methane oxidation through sulfate reduction in sediments beneath cold seep vents at Nankai Traugh."Mar.Geol.. (in press).
• [文献書誌] R.Matsumoto et al.: "Occurrence, structure and composition of natural gas hydrates recovered from the Blake Ridge, ODP Leg 164, Northwest Atlantic."ODP,Sci.Results. 164. 13-28 (2000)
• [文献書誌] N.Yoshida et al.: "Isotopomer analysis of methane and nitrous oxide for the study of their geochemical cycles."Proc, 2-nd Internat. Symp. on Non-Co_2 greenhouse gases. 185-188 (2000)
• [文献書誌] T.Yamanaka et al.: "Organic geochemistry of hydrothermal petroleum generated in the submarine Wakamiko caldera, southern Kyushu, Japan"Org.Geochem.. 31. 1117-1132 (2000)
• [文献書誌] 蒲生俊敬: "深海底から地球深部を探る-南海トラフにおけるメタンガスの湧出現象"石油技術協会誌. 64・2. 173-183 (1999)
• [文献書誌] T. Gamo: "Global warming may have slowed down the deep conveyor belt of a marginal sea of the northwestern Pacific : Japan Sea"Geophys. Res. Lett.. 26. 3141-3144 (1999)
• [文献書誌] U. Tsunogai, N. Yoshida, T. Gamo: "Carbon isotopic evidence of methane oxidation through sulfate reduction in sediment beneath cold seep vents on the seaflow at Nankai Trough"Mar. Geol.. (in press).
• [文献書誌] U. Tsunogai, N. Yoshida, J. Ishibashi, T. Gamo: "Carbon isotope distribution of methane in deep sea hydrothermal plume, Myojin Knoll Caldera, Izu-Bonin Arc"Geochim. Cosmochim. Acta. (in press).
• [文献書誌] R. Matsumoto et al.: "Occurrence, structure and composition of natural gas hydrates recovered from the Blake Ridge, ODP Leg164, Northwest Atlantic"Proc. ODP Sci. Results. 164. 268-281 (2000)
• [文献書誌] H. Okada: "Neogene and Quaternary calcareous nannofossils from the Blake Ridge Sites 994,995,and 997"Proc. ODP Sci. Results. 164. (2000)